基于ANSYS的环形行波型超声波电机分析(2)
（1） 超声波电机由低压电源控制运行，能耗较低，便于节能。
（2） 电机具有无源自锁性能，整体轻巧简便，惯性小，控制能力强，响应迅速。
（3） 电机内部不含线圈和磁铁，使用过程中无磁场产生，外部磁场对其的影响也较小，特别适合强磁场下的工作环境。
（4） 超声波电机的工作频率均大于20kHz，不在人耳听觉范围之内，因此其工作时相对老式电机来说噪音更小，安静方便。
（5） 超声波电机可以直接获得低转速的大力矩用于驱动运行，切保持转矩较大，工作简单方便。
（6） 超声波电机体积较小，重量轻，形式多样，适应性强，可以在各种恶劣的环境下工作。
超声波电机具有以上的优点，因此其被广泛地应用在汽车、照相机、医疗器械、精密仪器等领域，具有巨大的研究潜力和良好的发展前景，但是由于超声波电机的发展历史较短，无论在理论研究还是在模型设计上都存在诸多问题，需要人们对其进行更深层次的研究，并不断对其进行改良进步，让超声波电机能够应用于更广泛的领域。
1.1 超声波电机的发展概况
超声波电机的发展历程一般可以分为以下三个阶段：（1）超声波电机概念阶段，1942-1970年是超声波电机的理论基础研究和实验室电机模型研究阶段。（2）超声波电机具有实用前景的样机阶段，1970-1980年超声波电机的研究进入了实体产品的研制阶段。（3）产业化生产和实际应用阶段，1987年超声波电机开始进入了工业应用的阶段[1]。
超声波电机的运行原理主要利用了压电陶瓷的逆电压效应，压电效应是由居里夫妇于1880年发现，到了上个世纪40年代初期，美、苏两国科学家都相继发现了BaTiO3陶瓷的铁电性，对于压电陶瓷的发展和应用具有重要的意义。基于以上的理论和研究基础，1942年，美国科学家A.Williams和W.Brown申请了第一个超声波电机模型的专利，1973年，IBM公司的Barth也提出了一种超声波电机模型，使这种新型电机能够真正意义上的工作，日本科学家织田年生在1980年和1982年分别发明了驻波型超声波电机和行波型超声波电机，使超声波电机的种类得到增加，研究更加深入广泛，研发技术也得到了较大的进步。此后，伴随着现代科学的不断进步和各领域科学家们的不断研究，超声波电机在设计原理、应用材料和实体模型上都得到了很大的提升，使超声波电机的种类逐渐增多，功能更加齐全，应用的领域更为广泛。
图1.1 第一个超声波电机的模型
图1.2 织田年生研制的驻波型超声波电机
图1.3 织田年生研制的行波型超声波电机
1.2 超声波电机的分类
超声波电机作为一种新型的电机，虽然投入到实际应用中的时间不长，但伴随着科学技术的发展以及人们对超声波电机进行不断深入的研究，超声波电机的种类正在不断增多，目前的分类大体如下：
1.2.1 按驱动方式分类
按电机驱动方式的不同，可以分为驻波型、行波型和电致伸缩公转子型。
1.2.2 按机械振动获取方式分类
按电机机械振动获取方式的不同，可以分为非谐振驱动和谐振驱动。
1.2.3 按定转子接触方式分类
按电机定转子接触方式不同，可以分为摩擦驱动、非摩擦驱动和非接触型。
1.2.4 按定子表面椭圆运动获取方式分类
按电机定子表面椭圆运动获取方式不同，可以分为单振动模型和多振动模型。